Устройство для измерения уровня вещества Советский патент 1987 года по МПК G01F23/284 

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения уровня или расстояния до отражающей поверхности, например жидкого металла.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства.

На чертеже изображен пример реализации устройства в СВЧ-диапазоне.

Устройство состоит из измерительного волновода 1, концы которого 2 и 3 погружены в контролируемый отражающий материал 4. Генератор переменной частоты 5 и детектор 6 связаны с волноводом 1 при помощи элементов связи 7 и 8. Выход детектора 6 соединен с регистратором 9, представляющим собой счетно-решающее устройство.

Устройство работает следующим образом.

Электромагнитные волны, распространяясь по волноводу 1, после отражения рт поверхности контролируемого материала 4 интерферируют с волнами, возбуждаемыми генератором 5. Условие возникновения стоячей волны в рез онаторе, образованном волноводом 1, ограниченным поверхностью контролируемого материала 4, записывается в следующем виде:

2(l-2z) + q,+ q.2 p-n, ,2,...,

где 2 н / А - фазовая постоянная; «д - длина волны; f - частота генератора; V - фазовая скорость волны в волноводе; iif и ц - изменения фа-, зы при отражении волны от концов резонатора J В - полная длина волновода; Z - глубина погружения волновода в контролируемый материал.

Приняв в выражении (1) (|, qij 17, что принципиально не влияет на общность получаемых результатов, имеем:

2p(l-2z) 2irn,

откуда

п

2(l-2z)f V

При девиации частоты генератора от f, до fj число регистрируемых на

ВНИИПИ Заказ 2412/36 Тираж 693 Подписное Произв-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

17285 , 2

выходе детектора 6 резонансных пульсов равно

м ilk:2z)fj 2(l-2z)f, V V

2(l-2z)(ftrf,) V

При изменении уровня от нулевого значения до Z соответствующее изменение регистрируемых детектором числа импульсов равно

N

N -N ) 2(l-2z)()

а

V

4z(f-,-f,)

(2)

Продифференцировав выражение (2) по 20 Z, получаем чувствительность устройства

dN 4( dz V

что вдвое превышает чувствительность устройства-прототипа.

Число резонансных импульсов на выходе детектора фиксируется регистратором 9 и преобразуется в значение уровня.

Изобретение может быть реализовано как в СВЧ-диапазоне, так и в оптическом и в ультразвуковом.диапазонах волн.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня вещества, содержащее источник колебаний переменной частоты, связанный с резонатором, один конец которого открыт и установлен перпендикулярно контролируемой поверхности, а также детектор, связанный с резонатором, и регистратор, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения чувствительности, второй конец резонатора также открыт и установлен перпендикулярно контролируемой поверх- ности.

Изобретение может быть использовано для измерения расстояния до отражающей поверхности жидкого металла. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства. Резонатор образован волноводом 1, оба конца 2 и 3 которого открыты и устаноЬлены перпендикулярно контролируемой поверхности материала 4. Распространяющиеся по волноводу 1 электромагнитные волны после отражения от поверхности материала 4 интерферируют с волнами, возбуждаемыми генератором 5 переменной частоты. Изменение уровня материала 4 вызывает изменение количества импульсов, регистрируемых детектором 6. Регистратор 9 фиксирует число резонансных импульсов на выходе детектора 6, дающее информацию о кон- с тролируемом уровне. 1 ил. (Л